TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CHO TÒA CAO ỐC CENTEC TOWER

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
CHO TÒA CAO ỐC CENTEC TOWER

Họ và tên sinh viên:
ĐINH CÔNG BÌNH
NGUYỄN VĂN KHÁNH
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa: 2005-2009

Tháng 07/2009
1


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
CHO TÒA CAO ỐC CENTEC TOWER

Tác giả

ĐINH CÔNG BÌNH
NGUYỄN VĂN KHÁNH

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Giáo viên hướng dẫn:

Th.s Nguyễn Hùng Tâm
K.s Bùi Quốc Khoa

Tháng 7, năm 2009
2


LỜI CẢM TẠ
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn:
- Ban Chủ nhiệm khoa Cơ khí Công nghệ trường đại học Nông Lâm TPHCM, nhất
là các thầy trong bộ môn Công nghệ Nhiệt lạnh đã tạo điều kiện thuận cho chúng tôi
thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
- Thầy hướng dẫn, Th.s Nguyễn Hùng Tâm đã tận tình giúp đỡ, định hướng cũng
như dõi theo từng bước tiến triển của luận văn từ lúc bắt đầu cho tới khi hoàn thành.
Trong quá trình thực hiện, thầy đã liên lạc góp ý, chỉnh sửa cho chúng tôi những cái
chưa đúng, chưa hợp lý để giúp chúng tôi hoàn thành luận văn này một cách tốt nhất.
- Các anh chị trong ban lãnh đạo công ty cơ điện lạnh PME – nhà thầu điện lạnh
trực tiếp thi công dự án Centec Tower đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi được
tham quan, khảo sát và tìm hiểu về thực tế lắp đặt các thiết bị chính của hệ thống điều
hoà không khí mà chúng tôi quan tâm. Đồng thời, các anh chị cũng đã cung cấp nhiều
tài liệu bản vẽ làm cơ sở cho chúng tôi quyết định chọn đề tài tốt nghiệp này.
Chúng tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong khoa cơ khí đã tận tình giảng dạy,
trang bị cho chúng tôi những kiến thức cần thiết trong suốt quá trình học tập tại
trường.
Chúng tôi cũng không quên gởi lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn
bè đã ủng hộ, giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình học cũng như trong thời gian
làm luận văn tốt nghiệp đầy khó khăn, thử thách này.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành, nhưng chắc chắn luận văn sẽ không
tránh khỏi những sai sót và hạn chế, kính mong được sự thông cảm, góp ý từ phía quý
thầy cô và các bạn.

Nhóm thực hiện
Đinh Công Bình và Nguyễn Văn Khánh

3


TÓM TẮT
Đề tài tốt nghiệp: “Tính toán thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho toà cao ốc
Centec Tower ” được tiến hành tại toà cao ốc Centec Tower, số 72-74, Nguyễn Thị
Minh Khai, Q.3, TPHCM. Trong thời gian từ ngày 15/03/09 đến ngày 29/06/09, chúng
tôi đã tiến hành tính toán thiết kế hệ thống điều hoà không khí (ĐHKK) dựa trên các
đặc điểm, số liệu thực tế của công trình mà chúng tôi đã có điều kiện khảo sát được.
Nội dung chính của đề tài này bao gồm 5 phần:
- Phần đầu tiên của đề tài, chúng tôi sẽ giới thiệu sơ nét về ĐHKK, ý nghĩa của nó
đối với xã hội và qua đó nêu lên tính cấp thiết của đề tài. Trong phần này, chúng tôi
cũng nêu lên mục đích của đề tài, bao gồm mục đích chung và mục đích cụ thể mà
chúng tôi sẽ tiến hành thực hiện.
- Ở phần kế tiếp, chúng tôi đã tra cứu tài liệu, sách báo để trình bày tổng quan về
ĐHKK. Trong phần này, chúng tôi cũng nêu lên các cơ sở tính toán thiết kế hệ thống
ĐHKK cho công trình, cụ thể bao gồm: tính toán phụ tải lạnh, thành lập sơ đồ ĐHKK ,
tính toán thiết kế hệ thống đường ống nước, ống gió và đặc biệt thêm một phần là hệ
thống VRV.
- Nội dung phương pháp tiến hành nghiên cứu và phương tiện thực hiện đề tài được
tóm tắt khái quát trong phần tiếp theo của đề tài.
- Trong phần tiếp theo, dựa trên cơ sở lý thuyết đã nêu ở trên, chúng tôi tiến hành
thực hiện đề tài bằng cách tính toán để đưa ra được kết quả cụ thể. Đầu tiên chúng tôi
mô tả đặc điểm của công trình, đối tượng nghiên cứu chính của đề tài. Sau đó, chúng
tôi tiến hành tính toán phụ tải lạnh, dựa trên phụ tải lạnh để phân tích lựa chọn phương
án điều hoà cũng như lựa chọn các thiết bị cho hệ thống một cách hợp lý nhất. Kế đến,
chúng tôi tính toán cho hệ thống ống nước và ống gió, có cơ sở để lựa chọn bơm, quạt

cho phù hợp. Bên cạnh đó, chúng tôi còn tính toán cho hệ thống VRV, một hệ thống
ĐHKK đã được áp dụng riêng cho một khu vực nhỏ của toà nhà.
- Cuối cùng là phần kết luận, đánh giá và đề nghị về nội dung đề tài đã thực hiện.

4


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa........................................................................................................................i
Lời cảm tạ ..................................................................................................................... ii
Tóm tắt..........................................................................................................................iii
Mục lục .........................................................................................................................iv
Danh sách các chữ viết tắt ...........................................................................................viii
Danh sách các hình .......................................................................................................ix
Danh sách các bảng ......................................................................................................xi
Chương 1: MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1
Chương 2: TỔNG QUAN – TRA CỨU TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về điều hòa không khí
2.1.1 Khái niệm chung............................................................................................. 2
2.1.2 Phân loại hệ thống điều hoà không khí .......................................................... 3
2.2 Tính toán phụ tải lạnh
2.2.1 Cơ sở lý thuyết................................................................................................ 8
2.2.2 Tính toán năng suất lạnh................................................................................ 11
2.2.3 Tính lưu lượng không khí qua dàn lạnh và nhiệt độ thổi vào phòng ............ 12
2.3 Tính toán thiết kế đường ống dẫn nước trong hê nước lạnh Water chiller
2.3.1 Khái niệm chung về hệ thống nước lạnh Water chiller................................. 14
2.3.2 Phương pháp tính toán thiết kế...................................................................... 15
2.4 Tính toán thiết kế hệ thống phân phối gió lạnh
2.4.1 Một số vấn đề cơ bản khi thiết kế ống dẫn không khí................................... 20

2.4.2 Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ thống đường ống gió ........................... 21
2.4.3 Các phương pháp thiết kế ống dẫn không khí............................................... 21
2.4.4 Tính toán – thiết kế đường ống dẫn không khí ............................................. 22
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP – PHƯƠNG TIỆN
3.1 Phương pháp
3.1.1 Tính cân bằng nhiệt ẩm (phụ tải lạnh)........................................................... 28
3.1.2 Tính toán thiết kế hệ thống ống nước - ống gió ............................................ 28
3.1.3 Tính toán thiết kế đường ống dẫn tác nhân lạnh (hệ VRV) .......................... 28
5


3.2 Phương tiện
3.2.1 Luận văn tham khảo ...................................................................................... 29
3.2.2 Chương trình máy tính .................................................................................. 29
Chương 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
4.1 Tổng quan về công trình
4.1.1 Vị trí và diện tích........................................................................................... 30
4.1.2 Giải pháp mặt bằng và phân khu chức năng.................................................. 31
4.1.3 Các giải pháp kỹ thuật khác........................................................................... 32
4.2 Tính toán phụ tải lạnh
4.2.1 Lựa chọn cấp điều hoà và thông số tính toán ............................................... 34
4.2.1.1 Cấp điều hòa không khí.......................................................................... 34
4.2.1.2 Chọn thông số tính toán.......................................................................... 34
4.2.2 Chọn sơ đồ điều hoà không khí .................................................................... 35
4.2.3 Tính toán năng suất lạnh................................................................................ 35
4.2.3.1 Tổng nhiệt hiện của phòng Qhf .............................................................. 35
4.2.3.2 Tổng nhiệt hiện của không khí từ ngoài trời đưa vào phòng QhN .......... 46
4.2.3.3 Xác định tổng nhiệt ẩn Qa ...................................................................... 47
4.2.3.4 Năng suất lạnh cần thiết Q0 ................................................................... 48
4.2.4 Xác định lưu lượng không khí qua dàn lạnh - nhiệt độ thổi vào phòng ....... 50

4.3 Phân tích – lựa chọn hệ thống ĐHKK cho công trình
4.3.1 Cơ sở lựa chọn .............................................................................................. 51
4.3.2 Phương án lựa chọn tối ưu............................................................................. 51
4.3.3 Kết quả lựa chọn cụ thể ................................................................................. 53
4.3.3.1 Lựa chọn máy lạnh (Water Chillers) ...................................................... 53
4.3.3.2 Lựa chọn các thiết bị xử lý không khí AHU và FCU............................. 55
4.3.4 Phương án điều hoà cho khu vực kinh doanh cà phê tầng trệt và lửng......... 56
4.3.4.1 Phân tích đặc điểm của khu vực ............................................................. 56
4.3.4.2 Phương án lựa chọn máy ........................................................................ 57
4.4 Tính toán thiết kế đường ống dẫn nước trong hệ nước lạnh water chiller
6


4.4.1 Cơ sở tính toán .............................................................................................. 58
4.4.2 Lựa chọn máy lạnh Water chiller .................................................................. 58
4.4.3 Hệ thống đường ống nước trong hệ trung tâm nước lạnh ............................. 59
4.4.3.1 Hệ thống đường ống dẫn nước lạnh ....................................................... 59
4.4.3.2 Tính toán và lựa chọn tháp giải nhiệt ..................................................... 66
4.4.3.3 Hệ thống đường ống dẫn nước giải nhiệt ............................................... 69
4.4.3.4 Tính toán trở lực đường ống nước lạnh – Chọn bơm............................. 72
4.4.3.5 Tính toán trở lực đường ống nước giải nhiệt – Chọn bơm..................... 77
4.5 Tính toán thiết kế hệ thống phân phối gió lạnh
4.5.1 Lựa chọn và bố trí hệ thống miệng thổi - miệng hồi..................................... 81
4.5.2 Tính toán đường ống dẫn không khí ............................................................. 85
4.5.3 Tính toán đường ống gió hồi tại phòng máy ................................................. 88
4.5.4 Tính toán đường ống gió tươi........................................................................ 89
4.5.5 Tính trở lực trên đường ống gió .................................................................... 90
4.5.5.1 Tổn thất ma sát ....................................................................................... 90
4.5.5.2 Tổn thất cục bộ ....................................................................................... 91
4.5.5.3 Tổn thất trên đường gió hồi.................................................................... 98

4.5.5.4 Tổn thất tại miệng cấp, miệng hồi.......................................................... 98
4.5.5.5 Tổn thất qua dàn bay hơi (dàn lạnh) AHU ............................................. 99
4.5.5.6 Tổn thất qua lưới lọc bụi ........................................................................ 99
4.5.5.7 Tổn thất bổ sung do đoạn ống nối ở đầu đẩy của quạt AHU ................. 99
4.5.5.8 Tổng tổn thất áp suất trên toàn bộ hệ thống .......................................... 100
4.5.6 Tính công suất của quạt................................................................................ 101
Chương 5: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ ...................................................................... 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

7


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
ĐHKK

Điều hoà không khí.

ĐN

Đông Nam.

TN

Tây Nam.

ĐB

Đông Bắc.

TB

Tây Bắc.

DN

Danh nghĩa.

KT

Kích thước.

VP

Văn phòng.

HL

Hành lang.

AHU

Air Handing Unit – Thiết bị xử lý không khí loại lớn.

FCU

Fan Coil Unit – Thiết bị xử lý không khí loại nhỏ.

VAV

Variable Air Volume – Lưu lượng không khí thay đổi.

VRV

Variable Refrigerant Volume – Lưu lượng tác nhân lạnh thay đổi.

BF

Bypass Factor – Hệ số đi vòng (đi tắt).

ESHF

Effective Sensible Heat Factor – Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng.

VCD

Volume Control Damper – Van điều chỉnh lưu lượng gió.

FD

Fire Damper – Van điều chỉnh gió chống cháy.

PID

Proportional Intergral Derivative Control – Bộ điều khiển tỷ lệ - tích
phân – vi phân.

WC (CH-)

Water Chillers (Chiller) – Máy làm lạnh nước.

RT

Refrigerating of Tons – Tấn lạnh.

CT

Cooling Tower – Tháp giải nhiệt.

ARI

Air Conditioning and Refrigeration Institude – Viện nghiên cứu kỹ
thuật lạnh và điều hoà không khí.

ASHRAE

American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning
Engineers – Hiệp hội các kỹ sư nhiệt lạnh và điều hoà không khí của
Hoa Kỳ.

CTI

Cooling Tower Institude – Viện tháp giải nhiệt quốc tế.

8


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống ĐHKK với chất tải lạnh là
không khí.

Hình 2.2

Hệ chiller làm lạnh nước

Hình 2.3

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống ĐHKK với chất tải lạnh là nước
kết hợp với không khí

Hình 2.4

Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp.

Hình 2.5

Quá trình điều hòa không khí 1 cấp trên đồ thị t-d.

Hình 2.6

Các thành phần chính của hệ Water Chiller.

Hình 2.7

Các loại miệng thổi khuếch tán.

Hình 2.8

Miệng hồi lá sách.

Hình 2.9

Chiều dài đoạn ống thẳng gắn tại đầu ra của quạt.

Hình 2.10

Sơ đồ nguyên lý máy điều hòa VRV.

Hình 2.11

Chu trình hồi nhiệt.

Hình 2.12

Nguyên lý vận chuyển và phân phối không khí trong phòng.

Hình 4.1

Phối cảnh công trình Centec Tower.

Hình 4.2

Cấu tạo của tường bao bên ngoài.

Hình 4.3

Cấu tạo của tường ngăn vách.

Hình 4.4

Centrifugal Liquid Chiller (kiểu máy nén ly tâm) – Trane.

Hình 4.5

Helical Rotary Liquid Chiller (kiểu máy nén trục vít) – Trane

Hình 4.6

Cụm dàn nóng VRV và Dàn lạnh loại dấu trần đi ống gió của Daikin.

Hình 4.7

Miệng gió cấp MC4 của Reetech.

Hình 4.8

Miệng gió hồi lá sách MHS của Reetech.

Hình 4.9

Đoạn ống rẽ nhánh dạng chữ Y đối xứng.

Hình 4.10

Đoạn ống rẽ nhánh dạng chữ Y, tiết diện chữ nhật, nhánh rẽ thẳng góc
với đoạn ống chính.

Hình 4.11

Đoạn ống rẽ nhánh dạng chữ T, ống chính và ống nhánh đều có tiết diện
chữ nhật, ống nhánh nối vào ống chính bằng 1 cạnh nghiêng 450.

Hình 4.12

Đoạn ống có tiết diện thu hẹp từ từ.
9


Hình 4.13

Co 900, tiết diện chữ nhật, không có cánh hướng dòng.

Hình 4.14

Dàn lạnh loại ống gió gắn trần của Daikin.

Hình 4.15

Dàn nóng VRV-II của hãng Daikin (RXY30MY1).

Hình 4.16

Sơ đồ hệ thống VRV (bao gồm các thiết bị và đường ống).

Hình 4.17

Bộ chia gas (REFNET joint).

10


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1

Ưu nhược điểm của các loại máy dùng trực tiếp tác nhân lạnh làm chất tải
lạnh.

Bảng 2.2

Lựa chọn và bố trí hệ thống miệng thổi và miệng hồi.

Bảng 4.1

Bảng thống kê chức năng và diện tích chi tiết các phòng.

Bảng 4.2

Hệ số tác dụng không đồng thời.

Bảng 4.3

Bảng tổng kết kết quả tính toán.

Bảng 4.4

Các thông số lựa chọn tháp giải nhiệt.

Bảng 4.5

Các thông số cơ bản của tháp giải nhiệt được chọn.

11


Chương 1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, nhu cầu về
kỹ thuật lạnh nói chung và điều hòa không khí nói riêng đang gia tăng mạnh mẽ. Hầu
như trong tất cả các công trình như cao ốc văn phòng, nhà hàng, khách sạn,…đã và
đang được xây dựng đều có lắp đặt hệ thống điều hòa không khí nhằm tạo ra môi
trường dễ chịu và tiện nghi cho người sử dụng.
Để có được một công trình điều hòa đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao như hiện
nay thì công việc khảo sát, nghiên cứu và thiết kế ban đầu là hết sức quan trọng. Người
thiết kế là người phải tìm ra được phương án thiết kế tối ưu nhất với giá thành đầu tư
hợp lý nhất. Muốn vậy, họ phải trang bị một nền tảng kiến thức chuyên môn vững
chắc, có kinh nghiệm thực tế cũng như biết cập nhật tìm hiểu những kỹ thuật mới nhất.
Trên tinh thần đó, cùng với việc muốn tìm hiểu sâu hơn và làm quen với công việc
thiết kế, nhóm chúng tôi, được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hùng Tâm, thực hiện
đề tài tốt nghiệp: “Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho tòa cao ốc
Centec Tower ”
Mục đích chung
Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho tòa cao ốc văn phòng Centec
Tower nằm tại số 72-74, Nguyễn Thị Minh Khai, Q.3 TPHCM.
Mục đích cụ thể
- Giới thiệu tổng quan về công trình
- Tính toán phụ tải lạnh – năng suất lạnh của hệ thống.
- Phân tích – lựa chọn hệ thống ĐHKK và các thiết bị chính cho công trình.
- Tính toán thiết kế hệ thống đường ống nước (cho hệ thống nước lạnh Chiller).

- Tính toán thiết kế hệ thống đường ống gió (cho hệ thống nước lạnh Chiller).
- Tính toán thiết kế hệ thống VRV.
12


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
2.1.1 Khái niệm chung
- Hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) được áp dụng lần đầu tiên vào khoảng năm
1920. Nó là ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp và thiết bị nhằm tạo ra và
duy trì 1 môi trường thuận lợi (nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch không khí, độ ồn…) cho các
hoạt động của con người và thiết lập các điều kiện phù hợp với từng mục đích sử dụng.
- Một hệ thống ĐHKK đúng nghĩa là hệ thống có thể duy trì trạng thái của không
khí trong không gian cần điều hòa ở trong vùng qui định nào đó và nó không bị ảnh
hưởng bởi sự thay đổi của điều kiện khí hậu bên ngoài hoặc sự biến đổi của phụ tải
bên trong.
Để đáp ứng được các yêu cầu của người sử dụng, hệ thống ĐHKK bao gồm các
thiết bị chính sau:
+ Thiết bị xử lý không khí: dàn lạnh, dàn nóng, lọc bụi, tiêu âm, nhằm mục đích
thay đổi trạng thái của không khí;
+ Thiết bị vận chuyển và phân phối không khí: quạt gió lạnh, miệng thổi, miệng
hút, đường ống gió giữ nhiệm vụ đưa không khí đã được xử lý tới các nơi yêu cầu;
+ Thiết bị năng lượng: máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu, quạt gió nóng,
bơm tuần hoàn.
Tất nhiên, không phải bất kỳ một hệ thống ĐHKK nào cũng phải có đầy đủ các bộ
phận nêu trên. Ở một số trường hợp, có thể thêm một số bộ phận phụ khác.
Các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường cần điều hòa không khí: nhiệt độ, độ ẩm, tốc
độ dòng khí, độ ồn, nồng độ các chất độc hại.

13


2.1.2 Phân loại hệ thống điều hòa không khí
Do tính chất phức tạp và đa dạng của không gian cần điều hòa cho nên hệ thống điều
hòa không khí có rất nhiều chủng loại khác nhau. Việc phân loại hệ thống điều hòa
không khí có thể được tiến hành theo nhiều cách, tuy nhiên phổ biến hơn cả vẫn là cách
phân loại theo đặc điểm của chất tải lạnh. Nếu xem tác nhân lạnh là chất tải lạnh ta có
thể phân loại hệ thống điều hòa không khí hiện có thành các loại sau:
a) Hệ thống ĐHKK dùng trực tiếp tác nhân lạnh làm chất tải lạnh
Gồm các loại sau:
- Máy điều hòa dạng cửa sổ (Window type).
- Máy điều hòa kiểu 2 mảng rời (Slip type).
- Máy điều hòa loại nguyên cụm (Package Unit).
- Máy điều hoà loại VRV (Variable Refrigerant Volume).
Hệ thống này thường dùng cho các không gian điều hòa có kích thước vừa và nhỏ,
phụ tải nhỏ, yêu cầu kỹ thuật không cao. Loại này thường áp dụng cho quy mô hộ gia
đình, văn phòng, cơ quan xí nghiệp nhỏ… Tùy theo loại mà các thiết bị và các bộ phận
của máy được bố trí thành một cụm (loại cửa sổ, loại nguyên cụm) hay bố trí thành 2
cụm rời nhau (loại 2 mảng rời, loại VRV).
Bảng 2.1 – Ưu nhược điểm của các loại máy dùng trực tiếp tác nhân lạnh làm chất tải lạnh

Máy điều hòa dạng cửa sổ (Window type)
Ưu điểm:
- Kết cấu gọn nhẹ, dễ lắp đặt, dễ vận hành và
sửa chữa.
- Làm việc tự động, chắc chắn.
- Giá thành thấp.
Nhược điểm:
- Loại này thường được lắp trên các tường - Năng suất lạnh nhỏ (≤ 24.000 Btu/h).

trông giống như các cửa sổ nên được gọi là - Do lắp đặt ngay trong phòng, nên độ ồn của
máy điều hòa không khí dạng cửa sổ.
máy càng tăng sau một thời gian sử dụng.
-

Công

suất

lạnh

7.000 ÷ 24.000 Btu/h.

nằm

trong

khoảng - Tính mỹ quan kém, nhất là nơi có không gian
điều hòa lớn.

14


- Hiện nay loại cửa sổ này ít được sử dụng - Việc lựa chọn vị trí lắp đặt khó khăn, làm
cũng như sản xuất do hình thức không được giảm khả năng phân phối đồng đều gió lạnh.
đẹp và độ ồn cao.

- Không đáp ứng được yêu cầu về thông gió

Máy điều hòa kiểu 2 mảng rời (Slip type)

Ưu điểm:
- Lựa chọn vị trí lắp đặt dễ dàng.
- Dễ sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa.
- Giảm được độ ồn và tính mỹ quan cao.
- Đáp ứng được yêu cầu phân phối gió lạnh
đồng đều.
Nhược điểm:
- Đường ống dẫn môi chất dài, gây tổn thất lớn.
- Bị hạn chế về độ cao và độ xa.
- Việc lắp đặt phức tạp, đòi hỏi phải có thợ
chuyên môn cao.
- Gồm 2 cụm dàn nóng và dàn lạnh được bố
trí tách rời nhau. Nối liên kết giữa 2 cụm là
các ống đồng dẫn gas và dây điện điều khiển.
- Có công suất nhỏ từ 9.000 ÷ 60.000 Btu/h.

- Giải nhiệt bằng gió nên hiệu quả không cao.
- Không đáp ứng được yêu cầu thông gió, để
cải thiện độ trong sạch trong KGĐH.
- Do dàn nóng bố trí bên ngoài nên giảm tính
mỹ quan của công trình.

Máy điều hòa loại nguyên cụm (Package Unit)
Ưu điểm:
- Năng suất lạnh lớn.
- Kết cấu gọn, chắc chắn.
- Lắp đặt dễ dàng, dễ vận hành.
- Độ ồn thấp.
- Đáp ứng được nhu cầu phân phối gió lạnh
- Cấu tạo: giống máy điều hòa loại cửa sổ,

các bộ phận của hệ thống đều được lắp đặt
trong cùng một vỏ máy.
- Dùng cho KGĐH có kích thước và phụ tải

đồng đều và yêu cầu về thông gió.
Nhược điểm:
- Ống dẫn không khí không được quá dài và
quá phức tạp.

15


lớn như: hội trường, nhà hát,…

- Giá thành tương đối đắt.

- Có 2 loại phương pháp giải nhiệt: giải nhiệt
gió và giải nhiệt nước (có thêm tháp giải
nhiệt).

Máy điều hoà loại VRV (Variable Refrigerant Volume)
Ưu điểm:
- Giảm bớt được chi phí lắp đặt và không
gian choán chỗ.
- Đáp ứng tốt, hợp lý và kịp thời những sự
thay đổi của phụ tải.
- Tiết kiệm năng lượng vận hành.
- Hiệu quả cao hơn hẳn so với các hệ thống
- Cấu tạo: giống như máy loại tách rời nghĩa khác khi vận hành ở chế độ phụ tải riêng
là gồm 2 cụm: cụm ngoài trời và cụm trong phần.

nhà. Thông thường, 1 cụm ngoài trời được - Dễ vận hành và bảo dưỡng.
thiết kế làm việc với nhiều cụm bên trong.

Nhược điểm:

- Công suất máy điều hoà VRV đạt giá trị - Giá thành rất đắt.
công suất trung bình.

- Khả năng rò rỉ tác nhân lạnh cao.

b) Hệ thống điều hòa không khí với chất tải lạnh là không khí
Đây là hệ thống hoàn toàn dùng không khí làm chất trung gian để chuyển tải lạnh.
Hệ thống bao gồm một máy lạnh trung tâm có năng suất lạnh rất lớn đặt tại một vị trí
nào đó trong hay ngoài không gian điều hòa, gió lạnh dẫn đến không gian điều hòa có
thể trực tiếp hay gián tiếp. Về cơ bản hệ thống bao gồm những chi tiết và thiết bị sau:
máy lạnh, AHU (Air Handling Unit), đường ống cấp, đường ống hồi, miệng cấp,
miệng hồi, thiết bị cấp môi chất nóng, bơm, quạt, bộ điều chỉnh, tháp giải nhiệt…
Không khí tươi ngoài trời được hòa trộn với không khí hồi theo một tỉ lệ yêu cầu qua
bộ lọc coil lạnh và đi vào đường cấp gió.

16


Hình 2.1 – Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống.
1. Quạt đuờng gió hồi và thải;

2. Không gian điều hòa;

3. Đường ống không khí cấp;

4. AHU;

5. Tháp giải nhiệt;

6. Bơm nước giải nhiệt bình ngưng;

7. Cụm máy lạnh;

8. Bơm nước lạnh;

9. Thiết bị cấp môi chất nóng;

10. Đường hút gió tươi;

11. Điều chỉnh lưu lượng gió hồi;

12. Đường gió hồi;

13. Điều chỉnh lưu lượng gió thải;

14. Bộ lọc;

15. Coil lạnh;

16. Quạt cấp.

c) Hệ thống điều hòa không khí với chất tải lạnh là nước
Trong hệ thống này nước đóng vai trò làm chất tải lạnh qua hệ thống ống dẫn đến
phòng làm mát AHU được đặt ngay trong không gian điều hòa và có kích thước tương
đối nhỏ. Gồm 2 loại: giải nhiệt gió và giải nhiệt nước.

Hình 2.2 – Hệ chiller làm lạnh nước (Nguồn: www.3qvn.com.vn)
a) giải nhiệt gió. b) giải nhiệt nước.
17


Ưu điểm:
- Tiết kiệm không gian, giảm khó khăn trong lắp đặt, giảm chi phí đầu tư.
- Chất tải lạnh là nước nên dễ đi xa và gọn.
- Thích hợp cho những tòa nhà cao tầng có nhiều không gian riêng biệt, có cấu trúc
phức tạp và các yêu cầu kỹ thuật không thống nhất.
Nhược điểm:
- Không có khả năng thực hiện yêu cầu về thông gió.
- Không khử được mùi và hạ thấp mức độ ô nhiễm của không khí.
d) Hệ thống ĐHKK với chất tải lạnh là nước kết hợp với không khí
Phương pháp này thường được các nhà thiết kế sử dụng nhằm phát huy ưu điểm của
từng phương án riêng biệt và hạn chế các nhược điểm của chúng. Trong phương án
này vẫn dùng AHU để làm mát không khí cấp vào không gian điều hòa. Ở đầu vào của
AHU, trong 1 số trường hợp người ta dùng toàn bộ gió tươi, ở một số trường hợp khác
có thể đó là sự hòa trộn giữa không khí tươi và không khí hồi. Bên trong mỗi không
gian cần điều hòa, thông thường người ta đặt một thiết bị làm mát không khí có cấu tạo
giống AHU nhưng có kích thước nhỏ hơn gọi là FCU. Nước lạnh cung cấp cho các
AHU và FCU được lấy từ một nguồn, đó là cụm máy lạnh dùng để sản xuất nước lạnh.

Hình 2.3 – Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống.
1. Điều chỉnh lưu lượng gió thải;

2. Quạt đường gió hồi và thải;

3. Đường gió hồi;

4. Không gian cần điều hòa;

5. FCU (Fan Coil Unit);

6. Tháp giải nhiệt;
18


7. Cụm máy lạnh (Water Chiller);

8. Bơm nước lạnh;

9. Thiết bị cấp môi chất nóng;

10. Đường hút gió tươi;

11. Điều chỉnh lưu lượng gió tươi;

12. Bộ lọc;

13. Coil lạnh;

14. Quạt cấp.

2.2 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH
2.2.1 Cơ sở lý thuyết
2.2.1.1 Phương pháp tính toán
Phụ tải lạnh của hệ thống điều hòa không khí cũng chính là năng suất lạnh của hệ
thống máy lạnh sao cho nó có đủ khả năng khử được các lượng nhiệt phát sinh trong

không gian điều hòa nhằm duy trì trạng thái không khí trong không gian đó ổn định ở
mức nhiệt độ và độ ẩm yêu cầu.
Ở đây, cụ thể công trình này, chúng tôi tính toán phụ tải lạnh theo phương pháp tính
của các nước phương Tây, còn gọi là phương pháp Carrier. Phương pháp tính toán phụ
tải lạnh như sau:
Khi bỏ qua tổn thất lạnh (vì nhỏ không đáng kể) của dòng không khí lạnh qua quạt
và qua đường ống dẫn, năng suất lạnh của máy điều hòa cần phải có Q0 chính bằng
tổng nhiệt thừa Q (Total Heat) [1, tr.17]:
Q0 = Qh + Qa, W
Trong đó: Q – tổng nhiệt thừa, Qh – Tổng nhiệt hiện, Qa – tổng nhiệt ẩn.
Nhiệt hiện là nhiệt chỉ do hiệu nhiệt độ gây nên, nhiệt ẩn là nhiệt do sự bay hơi
nước gây nên.
2.2.1.2 Lựa chọn cấp điều hòa, chọn thông số tính toán
a) Cấp điều hòa không khí
Khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí, việc đầu tiên là phải tiến hành lựa chọn
cấp điều hòa không khí. Cấp điều hòa thể hiện độ chính xác của trạng thái không khí
cần điều hòa (nhiệt độ t, độ ẩm tương đối φ…) cho công trình. Có 3 cấp điều hòa:
+ Cấp I: Có độ chính xác cao nhất.
+ Cấp II: Có độ chính xác trung bình.
+ Cấp III: Có độ chính xác vừa phải.
19


Điều hoà không khí cấp I tuy có mức độ tin cậy cao nhất nhưng chi phí đầu tư, lắp
đặt, vận hành rất lớn nên chỉ sử dụng cho những công trình điều hoà tiện nghi đặc biệt
quan trọng trong các công trình điều hoà công nghệ.
Các công trình ít quan trọng hơn như khách sạn 4 – 5 sao, bệnh viện quốc tế, cao
ốc... thì nên chọn điều hoà không khí cấp II.
Trên thực tế, đối với hầu hết các công trình như điều hoà không khí khách sạn, văn
phòng, nhà ở, siêu thị, hội trường, thư viện.... chỉ cần điều hoà cấp III. Điều hoà cấp III

tuy độ tin cậy không cao nhưng đầu tư không cao nên thường được sử dụng cho các
công trình trên.
b) Chọn thông số tính toán
Chọn nhiệt độ và độ ẩm không khí trong phòng:
Theo tiêu chuẩn Việt Nam năm 1992 (TCVN – 1992), nhiệt độ và độ ẩm không khí
trong phòng cho hoạt động nghỉ ngơi của con người về mùa hè: [1, tr.6]
tT = (24 ÷ 27) 0C, φT = (60 ÷ 75) %.
Còn về mùa đông:
tT = (20 ÷ 24) 0C, φT = (60 ÷ 75) %.
Chọn nhiệt độ và độ ẩm của không khí ngoài trời:
Theo TCVN – 1992, nhiệt độ và độ ẩm của không khí ngoài trời phụ thuộc vào cấp
điều hòa và được chọn như sau:
- Điều hòa cấp I
+ Mùa hè:

tN = tmax; φN = φ13÷15 (tháng nóng nhất)

+ Mùa đông:

tN = tmin; φN = φ13÷15 (tháng lạnh nhất).

- Điều hòa cấp II
+ Mùa hè:

tN = 0,5(tmax + ttbmax); φN = φ13÷15 (tháng nóng nhất)

+ Mùa đông:

tN = 0,5(tmin + ttbmin); φN = φ13÷15 (tháng lạnh nhất).

- Điều hòa cấp III
+ Mùa hè:

tN = ttbmax; φN = φ13÷15 (tháng nóng nhất)

+ Mùa đông:

tN = ttbmin; φN = φ13÷15 (tháng lạnh nhất).

Ở đây:
tmax, tmin – giá trị nhiệt độ lớn nhất, nhỏ nhất trong năm;
20


ttbmax, ttbmin – giá trị nhiệt độ trung bình lớn nhất, nhỏ nhất trong năm.
φ13÷15 – giá trị độ ẩm tương đối của tháng nóng nhất, lạnh nhất đo được lúc (13÷15)
giờ. Giá trị này đã được tính và cho ở Bảng 1.1 [1, tr.7-8].
2.2.1.3 Thành lập và tính toán sơ đồ ĐHKK
a) Thành lập sơ đồ điều hoà không khí
Trong điều kiện cụ thể mà ta có thể chọn các sơ đồ: sơ đồ thẳng, sơ đồ điều hoà
không khí 1 cấp, sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp. Mỗi sơ đồ đều có ưu điểm đặc
trưng, tuy nhiên dựa vào đặc điểm của công trình và tầm quan trọng của hệ thống điều
hoà mà ta quyết định lựa chọn hợp lý.
Sơ đồ thẳng là sơ đồ mà không khí ngoài trời sau khi qua xử lí nhiệt ẩm được cấp
vào phòng điều hoà và được thải thẳng ra ngoài. Sơ đồ này thường được sử dụng trong
không gian điều hoà có phát sinh chất độc, các phân xưởng độc hại, các cơ sở y tế…
Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp được sử dụng rộng rãi nhất vì hệ thống tương đối đơn giản,
đảm bảo được các yêu cầu vệ sinh, vận hành không phức tạp lại có tính kinh tế cao. Sơ
đồ này được sử dụng cả trong lĩnh vực điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ như
hội trường, rạp hát, nhà ăn, tiền sảnh, phòng họp…

Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp thường được sử dụng trong điều hoà tiện nghi khi nhiệt độ
thổi vào quá thấp, không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh. Ngoài ra nó còn được sử dụng
rộng rãi trong các phân xưởng sản xuất như các nhà máy dệt, thuốc lá…. So với sơ đồ
điều hoà không khí 1 cấp thì chi phí đầu tư lớn hơn nhiều.
b) Sơ đồ điều hoà không khí 1 cấp

Hình 2.4 - Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp.
1. Van điều chỉnh ;

2. Miệng hồi;

3. Buồng hòa trộn;

4. Thiết bị xử lý không khí;

5. Quạt cấp;

6. Đường ống cấp;

21


7. Miệng thổi;

8. Phòng điều hòa;

10. Đường ống hồi;

11. Quạt hồi.

9. Miệng hút;

* Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau:
Không khí bên ngoài trời có trạng thái N (tN, ϕN) với lưu lượng L qua cửa lấy
gió có van điều chỉnh (1), được đưa vào buồng hòa trộn (3) để hòa trộn với không khí
hồi có trạng thái T (tT, ϕT) với lưu lượng LT từ các miệng hồi gió (2). Hỗn hợp hòa trộn
có trạng thái C sẽ được đưa đến thiết bị xử lý (4), tại đây nó được xử lý theo một
chương trình định sẵn đến một trạng thái O và được quạt (5) vận chuyển theo kênh gió
(6) vào phòng (8) . Không khí sau khi ra khỏi miệng thổi (7) có trạng thái V vào phòng
nhận nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT và tự thay đổi trạng thái từ V đến T (tT, ϕT) . Sau đó
một phần không khí được thải ra ngoài và một phần lớn được quạt hồi gió (11) hút về
qua các miệng hút (9) theo kênh (10).

2.2.2 Tính toán năng suất lạnh
a) Tổng nhiệt hiện Qh:

Qh = Qhf + QhN, W

Trong đó:
™ Qhf – tổng nhiệt hiện của phòng cần điều hòa tỏa ra gồm có:
+ Nhiệt do bức xạ mặt trời Q1: qua kính, qua mái;
+ Nhiệt truyền qua kết cấu bao che phòng Q2;
+ Nhiệt tỏa của phòng Q3: nhiệt tỏa do người, do đèn, do máy móc thiết bị.
™ QhN – tổng nhiệt hiện của không khí từ ngoài trời đưa vào phòng gồm có:
+ Nhiệt hiện của không khí chủ động đưa vào phòng QhN1;
+ Nhiệt hiện do lượng không khí ngoài trời lọt qua khe cửa QhN2
b) Tổng nhiệt ẩn Qa:

Qa = Qaf + QaN, W

Trong đó:
™ Qaf – nhiệt ẩn từ phòng tỏa ra;
™ QaN – nhiệt ẩn do không khí ngoài trời có độ ẩm cao đưa vào phòng gồm có:
+ Nhiệt ẩn của không khí chủ động đưa vào phòng theo yêu cầu thông gió QaN1;
+ Nhiệt ẩn của không khí lọt vào phòng QaN2.

22


2.2.3 Tính lưu lượng không khí qua dàn lạnh và nhiệt độ thổi vào phòng
a) Hệ số đi vòng BF (bypass factor)
Khi không khí chuyển động qua dàn lạnh có một lượng không khí chưa kịp trao đổi
nhiệt với dàn (chưa kịp được làm lạnh và giảm ẩm) mà đi thẳng vào phòng. Ta gọi đây
là hiện tượng không khí đi vòng (hay đi tắt – bypass factor) không qua dàn lạnh.
Lượng không khí đi vòng này thể hiện ở giá trị hệ số đi vòng BF. Nếu tốc độ không
khí tăng trị số BF tăng, số hàng ống của dàn tăng làm giảm trị số BF. Giá trị định
hướng BF cho trong Bảng 1-18 [1, tr.38].
b) Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective sensible heat factor)
- Vì có lượng không khí qua dàn lạnh nhưng chưa được làm lạnh mà thổi thẳng vào
phòng như nói ở trên, nên ở đây ta phải tính thêm nhiệt hiện và nhiệt ẩn của lượng
không khí này. Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF được xác định:
ESHF =

Q hcf
Q hcf + Qacf

Trong đó:
+ Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng:

Qhcf = Qhf + BF.QhN, W

+ Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng:

Qacf = Qaf + BF.QaN, W

c) Xác định nhiệt độ đọng sương của dàn lạnh ts:
Nhiệt độ đọng sương của dàn lạnh (apparatus dewpoint temperature) có thể xác
định theo Bảng 1-19 [1, tr.39] khi biết tT, φT, ESHF.
d) Lưu lượng không khí qua dàn lạnh L:
Theo CT (1-24) [1, tr.40] ta có lưu lượng không khí qua dàn lạnh:
L=

Q hcf
, L/s
1, 2.(t T - t s ).(1- BF)

Trong đó:
+ Qhcf – nhiệt hiện hiệu dụng, W
+ tT – nhiệt độ trong phòng, 0C
+ ts – nhiệt đô đọng sương của thiết bị, 0C
+ BF – hệ số đi vòng
Ta có: Khối lượng riêng của không khí: ρ = 1,2 (kg/m3)
23


Ö Lưu lượng khối lượng: G = ρ.L = 0,0012.L (kg/s)
e) Nhiệt độ không khí sau hòa trộn tH và nhiệt độ thổi vào phòng tv:
- Nhiệt độ không khí sau hòa trộn giữa không khí ngoài trời và không khí tuần hoàn
được xác định theo CT (1-26) [1, tr.40]: t H =

LN
L - LN
0
tN +
tT , C
L
L

LN = n’.ℓ1 – lưu lượng không khí từ ngoài trời cần đưa vào phòng (lưu lượng không
khí tươi).
+ ℓ1 – lượng không khí cần cung cấp cho 1 người, L/s
+ n’ – tổng số người thực tế: n’ = nđ.n
Trong đó:
• nđ – hệ số không đồng thời của người, xác định theo bảng 1-15 [1, tr.35];
• n – số người trong không gian điều hòa.
Ngoài ra, còn phải thỏa mãn điều kiện LN ≥ 0,1.L, nghĩa là nếu LN tính theo số
người ra nhỏ thì phải lấy LN = 0,1L.
- Lưu lượng không khí tái tuần hoàn: LT = L - LN , L/s.
- Khi bỏ qua tổn thất lạnh do không khí chuyển động qua quạt và trên đường ống
dẫn, nhiệt độ không khí sau dàn lạnh t0 bằng nhiệt độ không khí thổi vào phòng tv và
được xác định theo CT (1-27) [1, tr.40]: t V = t 0 = t s + BF.(t H - t s ) , 0C
- Kiểm tra điều kiện vệ sinh:
Gọi Δt = tT – tv là độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong không gian điều hòa
và không khí thổi vào phòng. Nhiệt độ không khí trước khi thổi vào phòng không được
quá thấp so với nhiệt độ trong phòng nhằm tránh gây cảm lạnh cho người sử dụng. Để
đảm bảo sức khỏe con người, thông thường chọn Δt ≤ 10 0C.
f) Xác định năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí và nhiệt độ nhiệt kế
ướt tư:
Theo Chương 4 [17, tr.23], năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí:
Q’0 = G.(IH - IO) , kW

Trong đó:
+ G – lưu lượng khối lượng, kg/s.
+ IH – Enthalpy tại điểm H, kJ/kg.
+ IO – Enthalpy tại điểm O, kJ/kg.
24


Hình 2.5 – Quá trình điều hòa không khí 1 cấp trên đồ thị t-d.
- Cách xác định IH và IO từ đồ thị t-d như Hình 2.5 như sau:
+ Từ N (φN, tN) và T (φT, tT).
+ Nối N với T, từ nhiệt độ tH đã tìm được, gióng vuông góc lên cắt đường NT
tại 1 điểm Ö điểm H.
+ Qua H kẻ đường thẳng vuông góc và cắt đường enthalpy tại 1 điểm Ö IH.
+ Từ nhiệt độ đọng sương ts đã biết, gióng vuông góc lên cắt đường φ = 100%
tại 1 điểm Ö điểm S.
+ Nối S với H, từ nhiệt độ t0 ≡ tv đã tính, gióng vuông góc lên cắt đường SH
tại 1 điểm Ö điểm O ≡ V.
+ Qua O ≡ V kẻ đ/thẳng vuông góc và cắt đường enthalpy tại 1 điểm Ö IO.
- Ngoài ra, ta còn có thể xác định được nhiệt độ nhiệt kế ướt tư của không khí sau
hòa trộn (điểm H) bằng cách:
+ Qua H kẻ IH = const cắt φ = 100% tại 1 điểm, từ đó tìm được tư.

2.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC TRONG HỆ
NƯỚC LẠNH WATER CHILLER
2.3.1 Khái niệm chung về hệ thống nước lạnh water chiller
Một hệ thống nước lạnh Water Chiller hoàn chỉnh bao gồm các thiết bị chính: máy
lạnh (Chillers), bơm nước lạnh, bơm nước giải nhiệt (đối với loại chiller làm mát bình
25